Proofreading-defective DNA polymerase II increases adaptive mutation in Escherichia coli.

The role of Escherichia coli DNA polymerase (Pol) II in producing or avoiding mutations was investigated by replacing the chromosomal Pol II gene (polB+) by a gene encoding an exonuclease-deficient mutant Pol II (polBex1). The polBex1 allele increased adaptive mutations on an episome in nondividing cells under lactose selection. The presence of a Pol III antimutator allele (dnaE915) reduced adaptive mutations in both polB+ cells and cells deleted for polB (polB delta 1) to below the wild-type level, suggesting that both Pol II and Pol III are synthesizing episomal DNA in nondividing cells but that in wild-type cells Pol III generates the adaptive mutations. The adaptive mutations were mainly -1 frame-shifts occurring in short homopolymeric runs and were similar in wild-type, polB delta 1, and polBex1 strains. Mutations produced by both Pol III and Pol II ex1 were corrected by the mutHLS mismatch repair system.

Caracterização e aplicação analítica de eletrodos modificados com sistemas porfirínicos supramoleculares

Estudos com eletrodos modificados foram conduzidos utilizando dois sistemas porfirínicos supramoleculares diferentes. O primeiro foi baseado na modificação de eletrodo de carbono vítreo com uma porfirina de níquel tetrarrutenada, [NiIITPyP{RuII(bipy)2Cl}4]4+. A modificação do eletrodo foi realizada por meio de sucessivos ciclos voltamétricos em meio alcalino (pH 13), gerando um eletrodo com característica similar a eletrodos modificados com α-Ni(OH)2. A caracterização química do filme formado foi realizada através das técnicas de voltametria cíclica, ressonância paramagnética eletrônica, espectroscopia eletrônica por reflectância e espectroscopia Raman com ensaio espectro-eletroquímico. Os resultados sugerem a formação de um polímero de coordenação, [µ-O2-NiIITPyP{RuII(bipy)2Cl}4]n, composto por subunidades porfirínicas ligadas entre si por pontes µ-peroxo axialmente coordenadas aos átomos de níquel (Ni-O-O-Ni). O crescimento do filme apresentou dependência da alcalinidade do meio pela formação do precursor octaédrico [Ni(OH)2TRPyP]2+ em solução, pela coordenação de OH- nas posições axiais do átomo de níquel. O processo de eletropolimerização indicou a participação de radical hidroxil, gerado por oxidação eletrocatalítica da água nos sítios periféricos da porfirina contendo o complexo de rutênio. O mesmo eletrodo foi aplicado como sensor eletroquímico para análise amperométrica de ácido fólico em comprimidos farmacêuticos. O sensor foi associado a um sistema de Batch Injection Analysis (BIA) alcançando considerável rapidez e baixo limite de detecção. Para as análises das amostras também foi proposto um método para a remoção da lactose, que agia como interferente. O segundo estudo envolveu a modificação de eletrodos de carbono vítreo com diferentes hemoglobinas, naturais (HbA0, HbA2 e HbS) e sintéticas (Hb-PEG5K2, αα-Hb-PEG5K2 e BT-PEG5K4), para a avaliação da eficiência na redução eletrocatalítica de nitrito mediada por FeI-heme. Os filmes foram produzidos pela mistura de soluções das hemoglobinas com brometo de didodecildimetiltrimetilamônio (DDAB), aplicados nas superfícies com consecutiva evaporação, formando filmes estáveis. Os valores de potencial redox para os processos do grupo heme e a sua associação com a disponibilidade do grupo na proteína foram avaliados por voltametria cíclica. Os valores das constantes de velocidade, k, para redução de nitrito foram obtidos por cronoamperometria em -1,1 V (vs Ag/AgCl(KCl 3M)) que foram utilizados para estudo comparativo entre as espécies sintéticas para eventual aplicação clínica.

Obtenção de gel mucoadesivo de nistatina para o tratamento da candidíase oral. Desenvolvimento e caracterização de dispersões sólidas de nistatina

A nistatina (NYS) é o fármaco de primeira escolha no tratamento da candidíase oral, que frequentemente acomete mais os indivíduos imunocomprometidos e pacientes com outras desordens (diabetes não tratada, neoplasias, imunodeficiências). No mercado brasileiro, a NYS é encontrada na forma de suspensão oral aquosa, onde o procedimento para sua administração consiste em bochechar o medicamento. Apesar de haver a indicação de que se mantenha o contato direto entre fármaco e a mucosa oral, na qual se encontra a Candida spp., o que aumentaria expressivamente o sucesso terapêutico, a suspensão não apresenta tal propriedade. Assim, a NYS que é fármaco com ação efetiva contra a candidíase oral, é considerada pertencente à Classe IV do Sistema de Classificação Biofarmacêutica, ou seja, apresenta baixa solubilidade e baixa permeabilidade. A baixa solubilidade pode comprometer sua disponibilidade na cavidade oral, e consequentemente, sua ação farmacológica. Diante desse quadro, o objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de dispersões sólidas de NYS para o tratamento da candidíase oral, e sua posterior incorporação em gel mucoadesivo oral, favorecendo a formulação no local de ação. As dispersões sólidas são sistemas farmacêuticos, onde um fármaco pouco solúvel em água encontra-se dispersado em um carreador, no estado sólido. Os carreadores normalmente são hidrofílicos, o que permite que esses sistemas sejam empregados para aumentar a solubilidade aquosa do fármaco. Assim, foram desenvolvidas as dispersões sólidas de NYS, pelo método de eliminação do solvente, empregando como carreadores, lactose, HPMC, poloxamer 407 e poloxamer 188. Essas foram submetidas à caracterização por análise térmica, usando os ensaios de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria/termogravimetria derivada (TG/DTG). Dentre essas dispersões sólidas, aquelas que se mostraram com comportamento térmico sugerindo a formação de um novo \"sistema\", foram analisadas por meio de ensaio de solubilidade. Dessa forma, a formulação NYS DS G2 (49) se destacou, pois apresentou maior solubilidade em água (4,484 mg/mL); em pH 5,5 (4,249 mg/mL) e em pH 7,0 (4,293 mg/mL), ou seja, houve um aumento de 1,426 vezes em água; 4,227 vezes em pH 5,5; e 2,743 vezes em pH 7,0. Essa formulação foi, por fim avaliada por difração de raio-X e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, técnicas que corroboraram com a análise térmica quanto à indicação de formação da dispersão sólida. Por sua vez, essa dispersão sólida foi incorporada em 4 bases de géis mucoadesivos de carbopol ® 934 PNF, alterando apenas a concentração do polímero (0,5; 1,0; 1,5; 2,0 %p/p). Foi observado que a liberação de NYS DS G2 (49) foi superior, quando comparada à liberação de NYS MP a partir do gel, e através do ensaio de mucoadesão, percebeu-se que os géis desenvolvidos apresentaram propriedades mucoadesivas compatíveis com relatos na literatura, independentemente da quantidade de carbopol ® empregada. As características reológicas foram distintas, e foi observado que as formulações Gel A e Gel B, que possuem menor quantidade de polímero, tiverem um indicativo de comportamento de fluido newtoniano, diferente dos demais, o que pode não ser desejado para esse tipo de forma farmacêutica tópica e semi-sólida. Ao final desse trabalho, pode-se concluir que foi possível desenvolver um sistema farmacêutico na forma de dispersão sólida com maior solubilidade que a NYS pura, e sua incorporação em uma forma farmacêutica mucoadesiva, e que a liberação da NYS na forma DS foi muito superior que o fármaco na forma \"convencional\", o que permite que a NYS esteja mais disponível na cavidade oral, e também junto à mucosa bucal, o que levaria a efeito farmacológico mais efetivo do antifúngico.

Produção de biohidrogênio a partir de soro de leite em AnSBBR com recirculação da fase líquida

O presente estudo investigou a aplicação de dois tipos de AnSBBR (reatores anaeróbio com biofilme e operados em batelada e batelada alimentada sequenciais: com recirculação da fase líquida e com agitação) para produção de biohidrogênio tratando água residuária sintética (a base de soro de leite e lactose, respectivamente). O AnSBBR com recirculação da fase líquida, que foi o estudo principal do presente trabalho, apresentou problemas na produção de hidrogênio utilizando soro de leite como substrato. Algumas alternativas, como adaptação da biomassa com substratos puros de degradação mais fácil, controle do pH em valores muito baixos e diferentes formas de inoculação foram testadas, entretanto, sem obtenção de sucesso. A solução do problema foi obtida ao refrigerar o meio de alimentação a 4ºC para evitar a fermentação no frasco de armazenamento, retirar a ureia e a suplementação de nutrientes, e realizar lavagens periódicas do material suporte para retirada de parte da biomassa. Dessa forma eliminaram-se indícios de produção de H2S por possível ação de bactérias redutoras de sulfato (BRS) e atingiu-se uma produção estável de hidrogênio sem, entretanto, eliminar completamento o metano, que foi produzido em baixas concentrações. Depois de atingida a estabilidade, investigou-se a influência da concentração afluente de substrato, do tempo de enchimento e da temperatura na produção de biohidrogênio no AnSBBR com recirculação da fase líquida tratando soro de leite. O estudo da concentração afluente apresentou um ponto ótimo para a concentração de 5400 mgDQO.L-1, atingindo valores de 0,80 mol H2.mol-1 lactose e de 660 mL H2.L-1.d-1. O estudo do tempo de enchimento apresentou resultados similares para as condições analisadas. Com relação à temperatura, os melhores resultados foram obtidos com a temperatura mais baixa testada de 15ºC (1,12 mol H2.mol lactose-1 e 1080 mL H2.L-1.d-1), sendo que na temperatura mais alta testada (45°C) não ocorreu produção de hidrogênio. Para o AnSBBR com agitação mecânica, que foi um estudado complementar realizado pelo fato da lactose ser o principal complemento do soro de leite, o desempenho do biorreator foi avaliado de acordo com influência conjunta do tempo de ciclo (tC – 2, 3 e 4 h), da concentração afluente (CSTA – 3600-5400 mgDQO.L-1) e da carga orgânica volumétrica aplicada (COAV – 9,3, 12,3, 13,9, 18,5 e 27,8 mgDQO.L-1.d-1). Foram obtidos excelentes resultados: consumos de carboidratos (lactose), com valores médios sempre acima de 90% e uma produção estável de biohidrogênio em todas as condições estudadas, com metano em baixas concentrações apenas na condição de maior COAV. A diminuição do tC apresentou tendência clara de melhora sobre o RMCRC,n (rendimento molar entre hidrogênio produzido e carboidrato removido) apenas para as condições com menor concentração CSTA, havendo uma relação direta entre CSTA, e RMCRC,n em todos os valores de tC, exceto para o tempo de ciclo de 3 h, exatamente onde ocorreu produção de metano. O melhor valor de RMCRC,n obtido na operação com lactose (1,65 mol H2.mol Carboidrato-1) foi superior aos obtidos em outros trabalhos utilizando a mesma configuração de reator e sacarose como substrato. As análises filogenéticas mostraram que a maioria dos clones analisados foi semelhante à Clostridium. Além destes, clones filogeneticamente semelhantes com a Família Lactobacilaceae, especificamente Lactobacillus rhamnosus foram observados em menor porcentagem no reator, assim como clones com sequências semelhantes a Acetobacter indonesiensis.

Efeito da suplementação prolongada de grão de soja cru e integral no pré-parto sobre o desempenho produtivo, qualidade oocitária e embrionária, e função imune de vacas leiteiras

Objetivou-se avaliar o efeito da suplementação prolongada de grão de soja cru e integral (GSI) como fonte de ácido graxo Ω6 sobre o desempenho produtivo, perfil metabólico, qualidade oocitária e embrionária e função imune de vacas leiteiras no período de transição e início de lactação. Foram selecionadas 44 vacas da raça Holandesa, multíparas e gestantes, com parto previsto para 90 dias após o início da avaliação e fornecimento das dietas experimentais, porém em razão da ocorrência de enfermidades metabólicas ou infecciosas (3 abortos; 3 deslocamentos de abomaso; 3 enfermidades podais; 4 distocias) 13 animais foram retirados do experimento. As vacas foram distribuídas aleatoriamente em quatro grupos experimentais diferindo entre eles o início do fornecimento de grão de soja cru e integral (GSI) durante o pré-parto. A dieta era baseada na inclusão de 12% de GSI %MS, com aproximadamente 5,1% de extrato etéreo (EE) o início de seu fornecimento foi conforme descrito a seguir: Grupo 0: Animais não receberam dieta contendo GSI no pré-parto; Grupo 30: Início do fornecimento de dieta com GSI nos 30 dias finais da gestação; Grupo 60: Início do fornecimento de dieta com GSI nos 60 dias finais da gestação; Grupo 90: Início do fornecimento de dieta com GSI nos 90 dias finais da gestação. Após o parto, todas as vacas receberam dieta única com 5,1% de EE, baseada na inclusão de 12% de GSI %MS até 90 dias de lactação. Os animais foram arraçoados de acordo com o consumo de matéria seca no dia anterior, de forma a ser mantido porcentual de sobras das dietas, diariamente, entre 5 e 10%. As amostras dos alimentos e sobras foram coletadas diariamente e armazenadas a -20ºC. Semanalmente as amostras coletadas diariamente foram misturadas e foi retirada uma amostra composta referente a um período de uma semana, a fim de mensurar o consumo de matéria seca e nutrientes. Amostras de fezes foram coletadas nos dias -56, -21, 21, 56 e 84 dias em relação ao parto, com o propósito de mensurar a digestibilidade da matéria seca e nutrientes. A produção de leite foi mensurada diariamente e para a composição dos teores de gordura, proteína, lactose e perfil de ácidos graxos amostras foram coletadas semanalmente. As amostras de sangue para análise dos metabólitos sanguíneos foram coletadas semanalmente. Amostras de sangue para mensurar a atividade do sistema imune foram coletadas na semanas -8, -4, -2, -1 em relação ao parto, parto, +1, +2, +4 e +8 semanas no período pós-parto. Nos dias 21, 42, 63 e 84 do período pós-parto foram realizadas aspirações foliculares, com posterior fertilização in vitro dos oócitos. Todas as variáveis mensuradas foram analisadas pelo procedimento PROC MIXED do SAS 9.4 através de regressão polinomial, utilizando efeito fixo de tratamento, semana, interação tratamento*semana e efeito de animal dentro de tratamento como aleatório. Utilizou nível de 5% de significância. Foi observado efeito (P<0,05) linear crescente para CEE no pré-parto. Não foi observado diferenças no CMS e nutrientes no pós-parto. Não houve alteração da digestibilidade nos períodos pré e pós-parto. Não houve alteração no balanço de energia e nitrogênio nos periodos pré e pós-parto. Não foi observado diferença na produção, composição e teor dos componentes totais do leite. No perfil de ácidos graxos do leite houve efeito (P<0,05) linear descrescente para as concentrações de C16:1cis, C18:1 cis, total de C:18 insaturado, total de AG monoinsaturados, insaturados e a relação do total de AGS:AGI. Foi observado efeito linear (P<0,05) crescente para o total de AG aturado e efeito (P<0,05) quadrático para C18:2, CLAcis9-trans11, e total de AGPI. Foi observado efeito linear crescente (P<0,05) para colesterol total, LDL no préparto e linear decrescente (P<0,05) para GGT nos períodos pré e pós-parto. Foi observado efeito quadrático (P<0,05) para HDL no pré-parto e AST no pós-parto. Em relação a atividade do sistema imune foi observado efeito linear (P<0,05) crescente para o percentual de CD3+ ativos no pós-parto, para o percentual de monócitos que produziram espécie reativa de oxigênio (ERO) no pós-parto quando foram estimulados por S.aureus e E.coli e para a intensidade de imunofluorescência de ERO para ganulócitos no pós-parto quando estimulados por S.aureus. Foi observado efeito (P<0,05) quadrático para o percentual de granulócitos, mononucleares, CD8+ ativos no pós-parto e para o percentual de granulócitos que produziram ERO no pós-parto quando estimulados por E.coli. A suplementação prolongada com GSI no pré-parto melhora a atividade do sistema imune, não melhora a qualidade oocitária e embrionária bem como não influencia negativamente os parametros produtivos de vacas leiteiras no período de transição e início de lactação

Interações moleculares no mecanismo de ação da galectina-4 humana

A galectina-4 humana (HGal-4), pertencente à família das galectinas, possui dois domínios de reconhecimento de carboidratos (CRDs) com alta afinidade para β-galactosídeos e se encontra amplamente distribuída em células normais e neoplásicas de diferentes organismos. Suas funções snglobam uma grande variedade de eventos celulares, tais como processos inflamatórios, neoplásicos, progressão tumoral e metástase. Entretanto, muitas perguntas sobre suas interações com diferentes carboidratos, a especificidade destas interações e o papel específico das galectinas permanecem ainda sem resposta. No presente trabalho, propomos a investigação das interações galectina-glicano da galectina-4 humana e de seus domínios CRDs independentes (CRD-I e CRD-II) através de um conjunto de métodos biofísicos. Através do método de dicroísmo circular (CD), usando várias regiões espectrais, e fluorescência fomos capazes de entender mudanças ocorrentes na estrutura secundária e terciária das protéinas quando da interação com lactose/sacarose. Estes dados, juntamente com testes de hemaglutinação, mostraram que a glectina-4 e os CRDs respondem de forma distinta à ligação com açúcar. Por diferentes técnicas (fluorescência, ITC e MST) determinamos as constantes de dissociação para os domínios CRDs (Kd ~0,5 mM) e para HGal-4 e, de forma qualitativa, os valores obtidos indicaram possíveis estados oligoméricos dessas proteínas. A investigação da interação proteína-membrana da HGal-4 foi feita, primeiramente, com miméticos de membranas e monitorada pela técnica de RPE em crescente complexidade de composição de tais miméticos, indo desde composições mais simples, passando por lipid rafts na presença de diferentes glicolipídeos (GM1, LPS) e chegando-se à interação com células tumorais (U87MG, T98G e HT-29). Tais experimentos mostraram que galectina-4 reconhece e se liga naqueles modelos onde existem glicanos complexos na superfície. Investigamos também a participação de HGal-4 endógena e exógena no tratamento quimioterápico de células tumorais e verificamos um papel importante de HGal-4 para células HT-29. Finalizando esta tese, apresentamos o trabalho realizado em um ano de estágio na University of Oxford, durante o qual, investigamos a estrutura da região C-terminal de um receptor da família GPCR, qual seja o receptor de neurotensina NTS1. Aqui, mais uma vez, foi empregada a técnica de RPE que aliada à produção/marcação de mutantes do receptor, permitiu determinar que a hélice H8 se estabiliza quando em proteolipossomos.

Incorporação de informações genômicas no desenvolvimento de índices econômicos para a seleção de bovinos leiteiros

A eficiência econômica da bovinocultura leiteira está relacionada à utilização de animais que apresentem, concomitantemente, bom desempenho quanto à produção, reprodução, saúde e longevidade. Nisto, o índice de seleção configura-se como ferramenta importante ao aumento da lucratividade nesse sistema, visto que permite a seleção de reprodutores para várias características simultaneamente, considerando a relação entre elas bem como a relevância econômica das mesmas. Com a recente disponibilidade de dados genômicos tornou-se ainda possível expandir a abrangência e acurácia dos índices de seleção por meio do aumento do número e qualidade das informações consideradas. Nesse contexto, dois estudos foram desenvolvidos. No primeiro, o objetivo foi estimar parâmetros genéticos e valores genéticos (VG) para características relacionadas à produção e qualidade do leite incluindo-se a informação genômica na avaliação genética. Foram utilizadas medidas de idade ao primeiro parto (IPP), produção de leite (PROD), teor de gordura (GOR), proteína (PROT), lactose, caseína, escore de células somáticas (ECS) e perfil de ácidos graxos de 4.218 vacas bem como os genótipos de 755 vacas para 57.368 polimorfismos de nucleotídeo único (SNP). Os componentes de variância e VG foram obtidos por meio de um modelo misto animal, incluindo-se os efeitos de grupos de contemporâneas, ordem de lactação, dias em lactação e os efeitos aditivo genético, ambiente permanente e residual. Duas abordagens foram desenvolvidas: uma tradicional, na qual a matriz de relacionamentos é baseada no pedigree; e uma genômica, na qual esta matriz é construída combinando-se a informação de pedigree e dos SNP. As herdabilidades variaram de 0,07 a 0,39. As correlações genéticas entre PROD e os componentes do leite variaram entre -0,45 e -0,13 enquanto correlações altas e positivas foram estimadas entre GOR e os ácidos graxos. O uso da abordagem genômica não alterou as estimativas de parâmetros genéticos; contudo, houve aumento entre 1,5% e 6,8% na acurácia dos VG, à exceção de IPP, para a qual houve uma redução de 1,9%. No segundo estudo, o objetivo foi incorporar a informação genômica no desenvolvimento de índices econômicos de seleção. Neste, os VG para PROD, GOR, PROT, teor de ácidos graxos insaturados (INSAT), ECS e vida produtiva foram combinados em índices de seleção ponderados por valores econômicos estimados sob três cenários de pagamento: exclusivamente por volume de leite (PAG1); por volume e por componentes do leite (PAG2); por volume e componentes do leite incluindo INSAT (PAG3). Esses VG foram preditos a partir de fenótipos de 4.293 vacas e genótipos de 755 animais em um modelo multi-característica sob as abordagens tradicional e genômica. O uso da informação genômica influenciou os componentes de variância, VG e a resposta à seleção. Entretanto, as correlações de ranking entre as abordagens foram altas nos três cenários, com valores entre 0,91 e 0,99. Diferenças foram principalmente observadas entre PAG1 e os demais cenários, com correlações entre 0,67 e 0,88. A importância relativa das características e o perfil dos melhores animais foram sensíveis ao cenário de remuneração considerado. Assim, verificou-se como essencial a consideração dos valores econômicos das características na avaliação genética e decisões de seleção.

Utilização do permeado de leite como adjunto na produção de cerveja de alta fermentação (ALE)

O Brasil ocupa o 3º lugar entre os maiores produtores mundiais de cerveja e o mercado consumidor vem aumentando progressivamente. Tendo em vista que o consumidor brasileiro está em busca de novos sabores e aromas para a cerveja, uma alternativa para a redução de custos explorando tais características reside no uso de adjuntos não convencionais que possam agregar valor à bebida, principalmente na obtenção de boas características sensoriais. Ainda, visando à sustentabilidade, estes adjuntos podem ser coprodutos do processamento de alimentos. O permeado concentrado de leite, um coproduto dos laticínios, é obtido através da ultrafiltração do leite, sendo composto por água, lactose e sais. Neste trabalho foi desenvolvido um processo para a produção de uma cerveja de alta fermentação (ale), utilizando o permeado concentrado de leite como adjunto de fabricação. Foram obtidas cervejas ale com a proporção malte/permeado de 55/45 e 90/10, utilizando para isso, permeado hidrolisado pela enzima ?-galactosidase e permeado não hidrolisado. A caracterização do permeado revelou que este possui três vezes mais lactose que o soro de queijo. A melhor condição de hidrólise enzimática da lactose presente no permeado foi obtida empregando-se 2,0 mL/L de ?-galactosidase em 90 minutos, alcançando 92,5% de hidrólise. Nas cervejas com permeado hidrolisado observou-se que a presença de galactose aumentou o tempo de fermentação para 168h e a atenuação real de fermentação dos mostos também foi maior em comparação as cervejas com permeado não hidrolisado, nos quais a lactose não foi fermentada. As cervejas 90/10 com permeado hidrolisado e não hidrolisado receberam as maiores notas na análise sensorial, tendo boa aceitação entre os provadores. Como não houve diferença estatística entre as duas, foi possível reduzir custo e tempo na produção da cerveja 90/10 em escala piloto (120L) por não ser necessário o processo de hidrólise enzimática. O permeado concentrado de leite mostrou-se um excelente adjunto na produção de cervejas ale e quando empregado em baixa concentração, produziu cervejas com boa aceitação sensorial.

Nucleation regime map for liquid bound granules

Nucleation is the first step in granulation where the powder and liquid first contact. Two types of nucleation in wet granulation processes are proposed. Drop controlled nucleation, where one drop forms one nucleus, occurs when drops hitting the powder surface do not overlap (low spray flux Psi(a)) and the drop must wet quickly into the bed (short drop penetration time t(p)). If either criterion is not met, powder mixing characteristics will dominate (mechanical dispersion regime). Granulation experiments were performed with lactose powder, water, PEG200, and 7% HPC solution in a 6 L and a 25 L mixer granulator. Size distributions were measured as the drop penetration time and spray flux were varied. At short penetration times, decreasing Psi(a) caused the nuclei distribution to become narrower. When drop penetration time was high, the nuclei size distribution was broad independent of changes in dimensionless spray flux. Nucleation regime maps were plotted for each set of experiments in each mixer as a function of the dimensionless distribution width delta. The nucleation regime map demonstrates the interaction between drop penetration time and spray flux in nucleation. The narrowest distribution consistently occurred at low spray flux and low penetration time, proving the existence of the drop controlled regime. The nucleation regime map provides a rational basis for design and scale-up of nucleation and wetting in wet granulation.

Insertion of an E-coli lacZ gene in Acetobacter xylinus for the production of cellulose in whey

A mini-Tn10:lacZ: kan was inserted into a wild-type strain of Acetobacter xylinus by random transposon mutagenesis, generating a lactose-utilising and cellulose-producing mutant strain designated ITz3. Antibiotic selection plate assays and Southern hybridisation revealed that the lacZ gene was inserted once into the chromosome of strain ITz3 and was stably maintained in non-selective medium after more than 60 generations. The modified strain had, on the average, a 28-fold increase in cellulose production and a 160-fold increase in beta-galactosidase activity when grown in lactose medium. beta-Galactosidase activity is present in either lactose or sucrose medium indicating that the gene is constitutively expressed. Cellulose and beta-galactosidase production by the modified strain was also evaluated in pure and enriched whey substrates. Utilisation of lactose in whey substrate by ITz3 reached 17 g l(-1) after 4 days incubation. (C) 2004 Federation of European Microbiological Societies. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Heat-induced and other chemical changes in commercial UHT milks

The properties of commercial directly and indirectly heated UHT milks, both after heating and during storage at room temperature for 24 weeks, were studied. Thermally induced changes were examined by changes in lactulose, furosine and acid-soluble whey proteins. The results confirmed previous reports that directly heated UHT milks suffer less heat damage than indirectly heated milk. During storage, furosine increased and bovine serum albumin in directly heat-treated milks decreased significantly. The changes in lactulose, alpha-lactalbumin and beta-lactoglobulin were not statistically significant. The data suggest that heat treatment indicators should be measured as soon as possible after processing to avoid any misinterpretations of the intensity of the heat treatment.

The secondary nucleation threshold and crystal growth of alpha-glucose monohydrate in aqueous solution

Investigation of the secondary nucleation threshold (SNT) of alpha-glucose monohydrate was conducted in aqueous solutions in agitated batch systems for the temperature range 10 to 40 degrees C. The width of the SNT decreased as the induction time increased and was found to be temperature independent when supersaturation was based on the absolute concentration driving force. Nonnucleating seeded batch bulk crystallizations of this sugar were performed isothermally in the same temperature range as the SNT experiments, and within the SNT region to avoid nucleation. The growth kinetics were found to be linearly dependent on the supersaturation of total glucose in the system when the mutarotation reaction is not rate limiting. The growth rate constant increases with increasing temperature and follows an Arrhenius relationship with an activation energy of 50 +/- 2 kJ/mol. alpha-Glucose monohydrate shows significant crystal growth rate dispersion (GRD). For the seeds used, the 95% range of growth rates was within a factor of 6 for seeds with a narrow particle size distribution, and 8 for seeds with a wider distribution that was used at 25 degrees C. The results will be used to model the significance of the mutarotation reaction on the overall crystallization rate of D-glucose in industrial crystallization.

The effect of selected water-soluble excipients on the dissolution of paracetamol and ibuprofen

The purpose of this investigation was to study the dissolution behavior of paracetamol and ibuprofen in the presence of a range of selected potential excipients. First, a pH-solubility profile was generated for both drugs, and the effect of changing hydrodynamic conditions on the intrinsic dissolution rate was investigated. It was established that both drugs dissolved according to the diffusion-layer model. Paracetamol solubility (approximately 20.3 mg mL -1) did not vary from pH 1.2-8.0, corresponding to the in vivo range in the gastrointestinal tract. Ibuprofen had an intrinsic solubility of approximately 0.06 mg mL-1, and pKa was calculated as 4.4. Second, the effects of selected potential excipients (lactose, potassium bicarbonate, sodium bicarbonate, sodium chloride, and tartaric acid) were evaluated by measuring the effect of the inclusion of each additive in the dissolution medium on drug solubility, drug intrinsic dissolution rate, and solution viscosity. The results were evaluated using the diffusion-layer model, and it was determined that for paracetamol, the collected data fitted the model for all the excipients studied. For ibuprofen, it was found that there were differences between the excipients that raised the solution pH above the pK a to those that did not. For the excipients raising the pH above the pKa, the effect on intrinsic dissolution rate was not as high as that expected from the change in drug solubility. It was postulated that this might be due to lack of penetration of the excipient into the drug boundary layer microenvironment. Formulators may calculate the effect of adding an excipient based on solubility increases but may not find the dissolution rate improvement expected. Copyright © 2005 Taylor & Francis Inc.

Modified release of beclometasone dipropionate from chitosan-basedd spray-dried respirable powders

Dry powders for inhalation were prepared by spray drying a 30% v/v aqueous ethanol formulation containing beclometasone dipropionate (BDP), lactose, leucine and chitosan (low, medium or high molecular weight (MW), or combinations thereof). Following physical characterisation of the powders, the aerosolisation and dissolution properties of the powders were investigated using Multi-Stage Liquid Impinger and USP II dissolution apparatus, respectively. The powders were highly dispersible, with emitted doses in excess of 90% of loaded powder aerosolised from a Spinhaler dry powder inhaler. The fine particle fraction (FPF) was observed to decrease, whereas the time for 100% drug release increased, with increasing chitosan MW. For example, the low MW formulation exhibited an FPF of 64% and a 100% dissolution time of 2 h, whereas the high MW formulation demonstrated an FPF of 54% and a dissolution time of 12 h. These powders would be anticipated to deposit predominately in the lower regions of the lung following inhalation, and then undergo delayed rather than instantaneous drug release, offering the potential to reduce dosing frequency and improve patient compliance. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

The influence of formulation components on the aerosolisation properties of spray-dried powders

Dry powders suitable for inhalation containing β-estradiol, leucine as a dispersibility enhancer and lactose as a bulking agent were prepared by spray-drying from aqueous ethanol formulations. The influence of formulation components on the characteristics of the resultant spray-dried powders was examined through the use of a range of ethanol concentrations (10-50% v/v) in the solvent used to prepare the initial formulations. Additionally, the amount of leucine required to act as a dispersibility enhancer was investigated by varying the amount of leucine added to the formulation prior to spray-drying. Following spray-drying, resultant powders were characterised using scanning electron microscopy, laser diffraction and tapped density measurements, and the aerosolisation performance determined using Twin Stage Impinger and Andersen Cascade Impactor analysis. We demonstrate that selection of appropriate solvent systems and leucine concentration allows the preparation of spray-dried powders that display enhanced aerosolisation properties, and would be predicted to exhibit high deposition in the lower regions of the respiratory tract. © 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.